生成パターン入門: Prototype（原型）パターン完全ガイド

はじめに

オブジェクトを新しく生成する際に、既存のインスタンスをコピーして新しいインスタンスを作成するPrototypeパターンについて詳しく見ていきます。このパターンは、新しいオブジェクトの生成に時間がかかる、またはコストがかかる場合に特に役立ちます。

Prototypeパターンとは

Prototypeパターンは、新しいオブジェクトを生成する代わりに、既存のオブジェクトをコピーして新しいオブジェクトを作成する設計パターンです。クローニング、つまりオブジェクトの複製を利用して、新しいインスタンスを効率的に生成します。

パターンの構造

Prototypeパターンには以下の主要な構成要素があります:

• Prototype: オブジェクトをクローンするためのインターフェースを定義します。
• ConcretePrototype: Prototypeインターフェースの具体的なクローンの実装を持ちます。
• Client: ConcretePrototypeのインスタンスをコピーして新しいオブジェクトを生成します。

パターンの適用

Prototypeは以下のような状況で適用されます:

• オブジェクトの生成コストが高い場合。
• オブジェクトの状態を多数保持する場面で、その状態からオブジェクトを生成する場合。

パターンの利点と欠点

利点

• 効率: オブジェクトのクローンは、新しいオブジェクトを生成するよりも効率的である場合があります。
• 柔軟性: さまざまなインスタンスを動的に複製することができます。

欠点

• 深いコピーと浅いコピー: オブジェクトに他のオブジェクトへの参照が含まれている場合、単純なコピーでは不十分で、深いコピーが必要になることがあります。

実際のコード

Java:

interface Prototype {
    Prototype clone();
    void display();
}

class ConcretePrototype implements Prototype {
    private String name;

    public ConcretePrototype(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Prototype clone() {
        return new ConcretePrototype(name);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Name: " + name);
    }
}

public class PrototypeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcretePrototype original = new ConcretePrototype("Prototype");
        ConcretePrototype copied = (ConcretePrototype) original.clone();

        original.display();
        copied.display();
    }
}

interface Prototype {
    fun clone(): Prototype
    fun display()
}

class ConcretePrototype(private var name: String) : Prototype {
    override fun clone(): Prototype {
        return ConcretePrototype(name)
    }

    override fun display() {
        println("Name: $name")
    }
}

fun main() {
    val original = ConcretePrototype("Prototype")
    val copied = original.clone() as ConcretePrototype

    original.display()
    copied.display()
}